Кислородный датчик — часть системы «Выпуск». Здесь показан бензиновый вариант. У дизеля очистка может включать сажевый фильтр и систему SCR. Катализатор не делает выхлоп безопасным для вдыхания.
Выход из цилиндра
Выпускной клапан открывает канал для газов.
Очистка
Прогретый катализатор помогает уменьшать вредные выбросы.
Снижение шума
Глушитель уменьшает шум, газы выходят по трубе.
Верхний датчик кислорода (широкополосный) в модели «Выпускная система и катализатор»
Планарный циркониевый датчик с подогревом до 750 °C. Измеряет λ от 0,7 до 4 и выдаёт непрерывный сигнал: блок управления по нему держит смесь у λ = 1.
Признаки неисправности
Повышенный расход, неровный холостой ход, чёрный налёт на трубе, ошибки «неисправность датчика» или «смесь богатая/бедная».
Неисправности, связанные с деталью
Отказал верхний датчик кислорода. Признаки: расход топлива вырос на 10–20 %, холостой ход неровный, на срезе трубы чёрная сажа, горит лампа двигателя. Что происходит внутри: нагреватель перегорел, а чувствительный элемент покрылся налётом от масла и присадок. Сигнал застыл на «λ = 1», блок перешёл на усреднённую карту без обратной связи, и смесь ушла в богатую сторону. Катализатор не справляется с CO и CH. Что проверить: данные сканера: сигнал датчика и коррекции топлива, сопротивление нагревателя (обычно 2–4 Ом у широкополосного). Причину налёта — расход масла, антифриз в цилиндрах — тоже нужно найти.
Подсос у фланца перед датчиком. Признаки: на холодную слышно частое тиканье у двигателя, под капотом пахнет выхлопом. Смесь «плавает», растёт расход, может появиться ошибка «смесь бедная». Что происходит внутри: прокладка фланца прогорела. В паузах между выхлопными импульсами через щель подсасывается наружный воздух, и датчик видит лишний кислород. Блок принимает это за бедную смесь и добавляет топливо — на самом деле смесь становится богатой. Что проверить: слушать на холодном двигателе, проверить фланец и шпильки на сажу, закрыть срез трубы тряпкой на холостом ходу (осторожно!) — будет шипение у щели. Прокладку и самоконтрящиеся гайки меняют.
Как выхлоп становится тише и чище
Из цилиндров выходит газ с температурой до 900 °C, давлением импульсов и примесями: угарный газ CO, несгоревшие углеводороды CH и оксиды азота NOx. Выпускная система отводит его, очищает и глушит.
Собрать и измерить. Коллектор собирает газы четырёх цилиндров в одну трубу. Датчик кислорода сразу за ним сообщает блоку состав смеси.
Нагреть катализатор. Платина, палладий и родий работают только горячими: около 250–300 °C половина вредных газов уже превращается. Поэтому катализатор ставят ближе к двигателю.
Держать λ = 1. В богатой смеси не хватает кислорода, чтобы дожечь CO и CH; в бедной некому забрать кислород у NOx. Блок качает смесь вокруг λ = 1, а катализатор сглаживает эти качания запасом кислорода.
Погасить звук. Средний глушитель поглощает шум волокнистой набивкой, задний — отражением волн в камерах. Подвесы не пускают вибрацию в кузов.
Упрощения модели
Трасса укорочена примерно вдвое, двигатель показан силуэтом. Нагрев катализатора ускорен в 4 раза.
Сигналы датчиков и эффективность посчитаны по упрощённым формулам, без химической кинетики и точного запаса кислорода.
Перфорация и вата нарисованы текстурой, отверстия в трубах не моделируются по отдельности.
Уровень шума — оценка, а не расчёт акустики.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.